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    世界權威研究機構:生物燃料與發動機設計結合 提高燃油效率、減少尾氣排放

     

    美國能源部(DOE)阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)與DOE國家可再生能源實驗室(NREL)、太平洋西北國家實驗室(PNNL)和愛達荷國家實驗室(INL)合作開展了兩項研究,研究結果表明,通過將生物燃料與先進的發動機設計相結合,可以減少大約60%的溫室氣體(GHG)排放,同時提高燃油效率或減少尾氣排放。生物燃料或可成為一種具有成本競爭力、氣候友好的解決方案,可以減少汽車的碳排放。

    圖片來源:阿貢國家實驗室

    這兩項相關研究已發布于期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》,研究團隊的主要人員為阿貢能源系統分析師Pahola Thathiana Benavides、NREL工藝工程師Andrew W. Bartling和PNNL工程師Steven Phillips。

    與石油相比,生物燃料具有顯著優勢,同時發動機本身的能源效率也至關重要,設計低碳燃料和發動機協同工作可以最大限度地提高能源使用和車輛性能。

    阿貢燃料和產品經理、ACS可持續化學與工程研究的作者Troy Hawkins表示:“我們正處于發動機和生物燃料創新的十字路口。我們的目標是開發與傳統燃料混合的新型生物燃料,以提高發動機性能。這意味著汽油動力汽車或卡車消耗等量燃料的續航可以更久,以及柴油車或將可以滿足更嚴格的排放標準。”在這兩項研究中,阿貢的科學家與其他國家實驗室合作,為不同的發動機類型確定有前景的燃料,研究過程考量了各種因素,包括成本、環境影響和擴展到商業市場的潛力。

    阿貢國家實驗室的DOE能源效率和可再生能源辦公室、生物能源技術辦公室和車輛技術辦公室聯合推進的燃料和發動機協同優化(Co-Optima)計劃。Co-Optima聯盟由九個國家實驗室和20多個大學和工業合作伙伴組成。該聯盟主要研究燃料和發動機的同步創新,實現減排的同時提高燃油經濟性和車輛性能。
     
     

    尋找生物燃料途徑

     
     
    基于對生物混合原料或生物燃料的識別和了解,生物燃料由生物質,包括植物、農業廢棄物和濕廢棄物在內的有機材料制成。生物燃料可以與傳統燃料混合以減少排放并提高燃料和發動機性能。研究團隊評估了12種用于優化多模式內燃機的生物燃料生產途徑。根據駕駛需求,多模式發動機可以通過使用不同的點火、燃燒和/或燃料制備方法來實現更高的效率和成本節約。使用的可再生生物質原料是在林業副產品(如木材廢料)和農業副產品(如玉米秸稈),轉化技術包括發酵、高溫高壓催化或兩者結合。
    圖片來源:期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》
    Bartling表示:“我們發現,不僅可以以具有成本競爭力的方式生產七種生物燃料,而且這七種生物燃料在使用的原料和轉化技術方面也各不相同。這意味著生物精煉廠可以更靈活地選擇建造設施的地點和方式。”

    研究人員還分析了燃料對環境的影響。使用阿貢GREET(溫室氣體、管制排放和技術中使用的能源)模型進行生命周期分析顯示出令人印象深刻的結果。與石油汽油相比,共有十種生物燃料有可能將溫室氣體排放量減少60%,包括醇、呋喃混合物和烯烴。

     
     

    生物燃料有望用于柴油發動機

     
     
    第二項研究由Bartling主持完成。研究人員分析了25種生產優化生物燃料的方法,以改善混合控制壓燃式發動機的燃燒。這些是主要用于貨運的柴油發動機。
    為了開發生物燃料生產途徑,研究人員使用了各種原料,包括木片或玉米秸稈等植物材料,大豆和木瓜油,以及濕廢物和再生油脂。使用的轉化技術包括發酵、氣化和水熱液化。
    圖片來源:期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》

    與第一項研究一樣,大多數技術表現良好。大多數生物燃料與當前的天然氣價格相比具有成本競爭力。根據GREET生命周期分析,就環境影響而言,25種方法中有12種的溫室氣體排放量減少了60%以上。

     
    來源:中美生物燃料論壇

     

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    創建時間:2022-11-23 11:16
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